某輻照中心貯源井沉井施工法設(shè)計(jì)

1、<p>　　某輻照中心貯源井沉井施工法設(shè)計(jì)</p><p>　　[摘要]輻照中心貯源井為全地下鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，常采用沉井施工法。結(jié)合工程實(shí)際特點(diǎn)，對(duì)沉井施工法設(shè)計(jì)與計(jì)算進(jìn)行系統(tǒng)介紹。 </p><p>　　[關(guān)鍵詞]貯源井沉井施工法 </p><p>　　[abstract] the radiation center for the source well

2、 underground steel reinforced concrete structure, often USES open caisson construction method. Combined with the engineering practice characteristics of open caisson construction method design and calculation for the sys

3、tem is introduced. </p><p>　　[key words] the source well open caisson construction method </p><p>　　中圖分類(lèi)號(hào)：S611文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)： </p><p><b>　　1. 概述 </b></p><p>　

4、　輻照中心的貯源井是用于“貯藏”放射源的，其深度是由裝源量和源架高度確定。貯源井位于輻照室中，為全地下鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。根據(jù)不同的地質(zhì)條件可以采用不同的施工方法，如沉井或直接開(kāi)挖。通常巖石場(chǎng)地宜采用直接開(kāi)挖施工法，而黏性土場(chǎng)地宜采用沉井施工法。下面筆者結(jié)合實(shí)際工程對(duì)沉井施工法做一下簡(jiǎn)要的介紹。 </p><p><b>　　2. 沉井施工法 </b></p><p>　

5、　沉井是以現(xiàn)場(chǎng)澆注、挖土下沉方式?jīng)]入地基中的深基礎(chǔ)，按橫截面一般分為圓形和矩形。而作為貯源井的一部分，沉井一般均為矩形截面，它就象貯源井的“外殼”，承擔(dān)外側(cè)的水、土壓力，并作為二次澆注的源井的外模。 </p><p>　　沉井施工開(kāi)挖量少，而且對(duì)周?chē)恋臄_動(dòng)較小，適于狹小施工面作業(yè)。上海某輻照中心的貯源井，就采用了沉井施工法。 </p><p>　　沉井的計(jì)算比較復(fù)雜，需要進(jìn)行下沉計(jì)算、抗

6、浮穩(wěn)定驗(yàn)算、井壁配筋計(jì)算、刃腳計(jì)算及封底混凝土的厚度計(jì)算。 </p><p><b>　　2.1下沉計(jì)算 </b></p><p>　　下沉宜按結(jié)構(gòu)自重下沉設(shè)計(jì)，沉井依靠自重下沉，必須克服井壁與土間的摩阻力和水的浮力。 </p><p>　　下沉系數(shù)： k0= (Gk- Fg)/Tf </p><p>　　式中 GK——

7、井體自重標(biāo)準(zhǔn)值（KN）； </p><p>　　Fk——下沉過(guò)程中地下水的浮力標(biāo)準(zhǔn)值（KN）； </p><p>　　Tf ——井壁總摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值（KN）； </p><p>　　k0 ——下沉系數(shù)； </p><p>　　上海市《地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》DGJ08-11規(guī)定k0宜取1.05~1.25，經(jīng)計(jì)算，該輻照中心沉井的下沉系數(shù)k0為1.12

8、滿(mǎn)足施工要求。 </p><p>　　2.2抗浮穩(wěn)定驗(yàn)算 </p><p>　　抗浮穩(wěn)定驗(yàn)算包括：下沉封底和使用兩個(gè)階段驗(yàn)算。 </p><p>　　DGJ08-11中要求，在不計(jì)井壁摩阻力的情況下，抗浮穩(wěn)定系數(shù)可取1.0～1.05。 </p><p>　　抗浮穩(wěn)定系數(shù)：kf=（Gk+Tf）/Fk </p><p>　

9、　2.2.1下沉封底階段 </p><p>　　當(dāng)沉井下沉到設(shè)計(jì)標(biāo)高并澆注封底混凝土后，設(shè)計(jì)中偏安全未考慮井壁摩阻力。Gk取沉井和封底混凝土自重的標(biāo)準(zhǔn)值，地下水位取沉井的始沉標(biāo)高-2.200m。經(jīng)計(jì)算，Kf為1.13滿(mǎn)足要求。 </p><p>　　2.2.2使用階段 </p><p>　　設(shè)計(jì)中未考慮井壁摩阻力，Gk取沉井、二次澆灌源井和封底混凝土自重的標(biāo)準(zhǔn)值，地

10、下水位則取±0.000m。經(jīng)計(jì)算，Kf為1.14滿(mǎn)足要求。 </p><p>　　2.3沉井井壁計(jì)算 </p><p>　　2.3.1井壁豎向鋼筋驗(yàn)算 </p><p>　　井壁受拉的最不利情況是沉井沉到設(shè)計(jì)標(biāo)高，由于上部井壁被土“夾住”，而刃腳下的土業(yè)已挖空，這時(shí)在井壁內(nèi)將可能出現(xiàn)較大的拉力。為計(jì)算沉井產(chǎn)生的最大豎向拉力，假定井壁摩阻力呈倒三角形分布，則

11、最危險(xiǎn)斷面在沉井高度的一半處，總拉力的設(shè)計(jì)值Nmax為1/4G，G為沉井下沉?xí)r的總重設(shè)計(jì)值（KN），自重分項(xiàng)系數(shù)取1.2。經(jīng)驗(yàn)算，實(shí)配豎向鋼筋滿(mǎn)足要求。 </p><p>　　2.3.2井壁水平鋼筋計(jì)算 </p><p>　　分為下沉封底和使用兩個(gè)階段，但使用階段有二次澆灌的源井和沉井共同作用，所以應(yīng)以下沉封底階段為配筋控制，設(shè)計(jì)中也以此階段的內(nèi)力計(jì)算作為水平配筋的依據(jù)。 </p&g

12、t;<p>　　由于作用在井壁上的水、土壓力沿沉井的深度是逐漸增大的，因此設(shè)計(jì)中沿高度把沉井分為三段配筋。DGJ08-11中建議采用主動(dòng)土壓力，考慮到在使用階段，有二次澆灌源井和沉井共同承擔(dān)井外的水、土壓力，設(shè)計(jì)中采用了主動(dòng)土壓力，但忽略粘性土內(nèi)聚力的作用，也是對(duì)主動(dòng)土壓力的放大。地下水位取-2.200m，并考慮20KN/m2的地面堆載。 </p><p>　　該輻照中心的沉井為矩形，平面外圍尺寸為

13、5x5.8m。按“平面框架”進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算。 </p><p><b>　　2.4刃腳計(jì)算 </b></p><p>　　刃腳即沉井井壁最下端的“尖角”部分，它的作用是在沉井下沉?xí)r切入土中。刃腳是沉井受力最集中的部分，必須有足夠的強(qiáng)度，以免產(chǎn)生撓曲或被碰壞。 </p><p>　　2.4.1刃腳豎向內(nèi)力計(jì)算 </p><p&g

14、t;　　刃腳一方面可看作固定在刃腳根部處的懸臂梁，梁長(zhǎng)等于刃腳斜面部分的高度；另一方面，刃腳又可看作一個(gè)封閉的水平框架。計(jì)算豎向內(nèi)力時(shí)，偏安全僅考慮懸臂梁的作用，即按懸臂梁計(jì)算，并按刃腳向內(nèi)撓曲和向外撓曲兩種不利情況考慮。 </p><p>　　情況1：刃腳向外撓曲（配制內(nèi)側(cè)豎向鋼筋）： </p><p>　　沉井下沉、刃腳已嵌入土中時(shí)，刃腳主要受力如圖1所示，并可按下列公式計(jì)算： <

15、;/p><p><b>　　V1=G-V2 </b></p><p>　　V2=[(b/2)/ (a+b/2)]G </p><p>　　H= V2tg(α-δ) </p><p>　　式中：V1——單位周長(zhǎng)刃腳踏面反力設(shè)計(jì)值（KN/m）； </p><p>　　V2——單位周長(zhǎng)刃腳斜面反力設(shè)計(jì)值（K

16、N/m）； </p><p>　　H——下沉?xí)r單位周長(zhǎng)沉井自重設(shè)計(jì)值（KN/m），自重分項(xiàng)系數(shù)取1.2； </p><p>　　α——刃腳斜面與水平面所成的夾角（°）； </p><p>　　δ——土與混凝土刃腳間的摩擦角（°），可取土的內(nèi)摩擦角標(biāo)準(zhǔn)值。 </p><p><b>　　圖1 刃腳荷載圖 </

17、b></p><p>　　根據(jù)外力V1、V2和H可求出作用在刃腳根部O點(diǎn)的軸向力F、水平剪力V和力矩M。由F、M計(jì)算刃腳內(nèi)側(cè)所需的豎向鋼筋；由V計(jì)算沿刃腳全高排設(shè)的剪力鋼筋。 </p><p>　　情況2：刃腳向內(nèi)撓曲（配置外側(cè)豎向鋼筋）： </p><p>　　沉井下沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高、刃腳下的土已被全部掏空時(shí)，沉井的自重全部由井壁摩阻力承擔(dān)，此時(shí)井壁外側(cè)的水、土

18、壓力（PW、PE）使刃腳產(chǎn)生向內(nèi)撓曲。刃腳按承受外側(cè)土、水壓力的懸臂梁計(jì)算。見(jiàn)圖2所示。 </p><p><b>　　圖2 刃腳荷載圖 </b></p><p>　?。≒E1、PE2 —— 土壓力；PW1、PW2—— 水壓力） </p><p>　　根據(jù)水、土壓力求出O點(diǎn)的 V、M，由M計(jì)算刃腳外側(cè)所需的豎向鋼筋；由V驗(yàn)算刃腳剪力鋼筋。 &l

19、t;/p><p>　　2.4.2刃腳水平內(nèi)力計(jì)算 </p><p>　　刃腳作為一個(gè)封閉的水平框架，作用在刃腳上的外力應(yīng)乘以分配系數(shù)β，β按下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算： </p><p>　　β=h4/(h4+0.05l4) </p><p>　　式中：h——刃腳斜面部分的高度； </p><p>　　l——沉井短邊的計(jì)算跨度； &

20、lt;/p><p>　　經(jīng)計(jì)算，該輻照中心沉井刃腳的β為0.02，證明分配在水平框架上的外力很小，實(shí)際水平配筋同刃腳上部的水平配筋。 </p><p>　　刃腳在構(gòu)造上也有一些要求，刃腳的底平面稱(chēng)為踏面，踏面寬b一般取150—300mm，斜面傾角α≤60°。當(dāng)土層松軟時(shí)，b取大而α取??；當(dāng)土層堅(jiān)硬時(shí)，b取小而α取大。刃腳上凹槽的設(shè)計(jì)則是為了使封底混凝土與沉井壁有較好的連接，凹槽深一般

21、取150—250mm。沉井刃腳的配筋見(jiàn)圖3所示。 </p><p>　　圖3 某輻照中心沉井刃腳配筋圖 </p><p>　　2.5封底混凝土的厚度計(jì)算 </p><p>　　封底混凝土可按均布荷載下的四邊簡(jiǎn)支的雙向板考慮。根據(jù)DGJ08-11，封底素混凝土厚度可計(jì)算為ht=1384mm，實(shí)際采用厚度為1600mm。 </p><p><

22、;b>　　3 結(jié)論 </b></p><p>　　沉井施工法的設(shè)計(jì)應(yīng)充分了解實(shí)際場(chǎng)地環(huán)境，考慮地下水位、地層土質(zhì)穩(wěn)定、流砂等不利因素。設(shè)計(jì)與計(jì)算時(shí)應(yīng)全面和精確，并與施工方密切配合，確保沉井工程施工的安全可靠。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1] 上海市地方規(guī)范.地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（DGJ